فهرست مطالب

بیوتکنولوژی کشاورزی - سال پانزدهم شماره 4 (پیاپی 53، زمستان 1402)

مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
سال پانزدهم شماره 4 (پیاپی 53، زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/09/01
  • تعداد عناوین: 14
|
  • معصومه نصیری مقدم، اسعد معروفی*، مختار جلالی جواران، یوسف شرفی صفحات 1-22
    هدف

    هدف از این تحقیق بهره گیری از گیاه گوجه فرنگی رقم کال جی به عنوان یک گیاه مدل برای انتقال موقت جهت تولید ترکیبات دارویی و صنعتی است.

    مواد و روش ها

    به منظور بررسی انتقال موقت ژن، سه غلظت اگرو باکترویوم در OD600 (4/0، 6/0 و 8/0)، سه زمان پس از تلقیح (4، 7 و 10 روز) و دو حالت با حضور ژن p19 و بدون p19 به عنوان فاکتورهای موثر بر بیان موقت ژن انتخاب شدند. ناقلین مورد استفاده در این تحقیق pXK2FS7 و pCAMBIA1304 به ترتیب حاوی ژن های GFP و P19 بودند. برای انتقال موقت ژن GFP، برگ گیاهچه های 6 برگی با استفاده از روش اگرواینفیلتریشن تلقیح شدند. بدین صورت که غلظت های مختلف از اگروباکتریوم حاوی ناقل pXK2FS7 و ناقل P19 با یکدیگر مخلوط شدند و بیان ژن GFP بررسی گردید. همه برگ های گیاهان گوجه فرنگی در مرحله مناسب رشدی توسط سرنگ انسولین بدون سوزن در سطح زیرین برگ تزریق شدند. به منظور تایید تراریختی و انتقال ژن استخراج RNA، ساخت cDNA و میزان بیان ژن GFP با استفاده از روش Realtime PCR انجام شد و نهایتا مشاهده بیان پروتیین GFP با میکروسکوپ فلوریوسانس صورت گرفت.

    نتایج

    نتایج نشان داد که غلظت باکتری، تعداد روزهای پس از تلقیح و بیان ژن p19 (پروتیین سرکوب کننده خاموشی ژن) بر بیان ژن GFP اثرات معنی داری دارند. به طوری که حضور ژن p19 به عنوان سرکوبگر سیستم خاموشی ژن در مقایسه با عدم حضور در همه حالات باعث بیان بیشتر ژن GFP گردید. همچنین مشخص شد که رقت OD600 6/0 اگروباکتریوم مناسب ترین غلظت برای اگرواینفیلتریشن GFP است. به علاوه در 7 روز پس از تلقیح، بالاترین میزان رونویسی ژن GFP بدست آمد. بهترین ترکیب به منظور حصول حداکثر میزان رونویسی ژن GFP، حضور ژن p19، غلظت 6/0 OD600 اگروباکتریوم و جمع آوری نمونه های برگی 7روز بعد از تلقیح می باشد.

    نتیجه گیری

    نتایج حاصل از این تحقیق می تواند در مطالعات مقدماتی و یا بهینه سازی تولید پروتیین های نوترکیب در برگ های گوجه فرنگی مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: اگرواینفیلتریشن، پروتئین نوترکیب GFP، p19
  • ملیحه رحیمی صادق، سمیه ساردویی نسب*، قاسم محمدی نژاد، شکوفه خاندانی صفحات 23-42
    هدف

    خشکی یکی از مهم ترین تنش های محیطی است که بر رشد و نمو گندم تاثیر منفی می گذارد. این مطالعه به منظور تعیین ساختار جمعیت و شناسایی نشانگرهای پیوسته با صفات فیزیولوژی و زراعی در گندم نان در شرایط تنش خشکی انجام شد.

    مواد و روش ها

    238 ژنوتیپ مختلف گندم نان در قالب طرح بلوک‏های کامل تصادفی با دو تکرار در شرایط تنش خشکی مورد ارزیابی قرار گرفتند. صفات فیزیولوژی از جمله تبادل دی اکسید کربن، سرعت فتوسنتز و میزان کلروفیل و صفات مختلف زراعی شامل روز تا سنبله‏دهی، روز تا رسیدگی، طول و عرض برگ پرچم، ارتفاع بوته، وزن دانه در بوته، تعداد دانه در واحد سطح، عملکرد دانه و عملکرد بیولوژیک اندازه‏گیری شدند. تعیین ژنوتیپ با استفاده از آرایه چند شکلی تک نوکلیوتیدی(SNP) با تراکم 9K در شرکت TraitGenetic کشور آلمان صورت گرفت. تجزیه ساختار جمعیت با استفاده از 17093 نشانگر SNP و در محیط R انجام شد. تجزیه ارتباطی بین داده‏های فنوتیپی و نشانگرهای SNP با استفاده از نرم افزار TASSEL و روش مدل خطی عمومی (GLM) انجام شد.

    نتایج

    بر اساس تجزیه ساختار جمعیت، 238 ژنوتیپ گندم در 5 زیرگروه تقسیم بندی شدند. در مجموع 132 ارتباط نشانگر-صفت (MTAs) برای صفات مختلف شناسایی شدند. از این بین چهار SNP، بر روی کرموزوم های 6B، 4A، و 6A با صفات تعداد دانه در واحد سطح، وزن دانه و عملکرد اثر پلیوتروپیک داشتند. تعداد هشت MTA برای وزن دانه بر روی کروموزوم‏های 4B، 5B، 6B و 7A شناسایی شد. بیشترین تعداد SNP بر روی کروموزوم 6B قرار داشتند که ناحیه ای را در فاصله 519-481 مگا جفت باز پوشش دادند. برای تعداد دانه در واحد سطح نیز دوازده MTA بر روی کروموزوم‏های 3B، 4A، 5A، 6A و 6B مکان‏یابی شدند. که بیشترین تعداد SNP در فاصله 561-492 مگا جفت باز و بر روی کروموزوم 6B قرار داشتند. این ناحیه از کرموزوم 6B با ناحیه شناسایی شده برای وزن دانه در بوته نیز هم‏پوشانی داشت، که نشان‏دهنده اهمیت این ناحیه از ژنوم گندم در بهبود عملکرد گندم نان می باشد.

    نتیجه گیری

    نتایج حاصل از این تحقیق به طور بالقوه به اصلاح کنندگان در بهبود افزایش پتانسیل عملکرد گندم کمک می کند. از نشانگرهای شناسایی شده می‏توان در برنامه های انتخاب به کمک نشانگر استفاده کرد.

    کلیدواژگان: تنش خشکی، گندم نان، نشانگر SNP، پویش جامع ژنومی
  • محمدحامد قدوم پاریزی پور*، امین الله طهماسبی صفحات 43-60
    هدف

    ویروس پیچیدگی بوته چغندرقند ایران (BCTIV) یکی از ویروس های مخرب در ایران است که سالانه خسارت قابل توجهی به صنعت کشاورزی کشور وارد می سازد. BCTIV دارای ژنوم دی ان ای تک لای حلقوی است که پنج چارچوب خوانش باز شامل V1، V2 و V3 بر روی رشته ژنومی، و C1 و C2 برروی رشته مکمل ژنومی دارد. چارچوب خوانش باز V2 علاوه بر نقش داشتن در همانندسازی و بروز نشانه های بیماری، به عنوان یک سرکوب گر خاموشی فعال است و با تداخل در این مسیر دفاعی گیاه، منجر به پیدایش بیماری می شود. این پژوهش با هدف تعیین ویژگی های تکاملی و ساختار ژنتیکی V2 در میان جدایه های مختلف BCTIV انجام گرفت.

    مواد و روش ها

    تعداد 31 توالی نوکلیوتیدی V2 متعلق به جدایه های مختلف BCTIV از بانک ژن استخراج و مورد واکاوی قرار گرفت، بدین ترتیب که ابتدا همردیف سازی توالی نوکلیوتیدی انجام شد و سپس درخت تبارزایی ترسیم گردید. واکاوی چندشکلی نوکلیوتیدی در بین توالی ها تعیین گردید و وقوع چندشکلی واردسازی-حذف (InDel) در بین توالی ها مورد بررسی قرار گرفت. نرخ های جایگزینی نامترادف (dN) و مترادف (dS) و نسبت dN/dS به منظور بررسی فشار انتخاب طبیعی بر روی توالی های نوکلیوتیدی و رمز-های V2 محاسبه گردید. واکاوی آنتروپی نیز برای بررسی تغییرات احتمالی در جایگاه های نوکلیوتیدی انجام گرفت.

    نتایج

    بر اساس میزبان و محل جغرافیایی، توالی های V2 در خوشه های مختلفی از درخت فیلوژنتیکی قرار گرفتند. واکاوی چندشکلی نوکلیوتیدی منجر به شناسایی تعداد 20 هاپلوتیپ در بین توالی ها شد و تعداد 94 جایگاه چندشکلی با تنوع هاپلوتیپی و نوکلیوتیدی به ترتیب برابر با 963/0 و 06517/0 محاسبه گردید. میانگین تعداد تفاوت های نوکلیوتیدی نیز 463/23 بود. چندشکلی InDel در بین توالی ها مشاهده نشد و نرخ های dN و dS نیز در مورد توالی های به ترتیب 60699/0- و 03020/0 محاسبه شد که هردو معنی دار نبودند. همچنین نسبت dN/dS نیز برابر 10201/20- بود و تعداد 34 و 26 جایگاه در بین رمز ها به ترتیب مقدار منفی و مثبتی از این نسبت را نشان دادند. همچنین، 9 رویداد نوترکیبی در موقعیت های نوکلیوتیدی مختلف مشاهده گردید. نتایج واکاوی آنتروپی نیز نشان داد که جایگاه نوکلیوتیدی 247 با نرخ آنتروپی 93/0 بیشترین تغییرات را دارد.

    نتیجه گیری

    نتایج پیشنهاد می کند که تنوع موجود در توالی نوکلیوتیدی V2 در جدایه های مختلف BCTIV، فعالیت سرکوب خاموشی ژن و شدت بیماری زایی ویروس را در میزبانان مختلف، تحت تاثیر قرار می دهد. بعلاوه، تغییرپذیری این بخش از ژنوم ویروس ممکن است در آینده منجر به افزایش دامنه میزبانی ویروس یا غلبه بر مقاومت ارقام گیاهی گردد.

    کلیدواژگان: آلودگی گیاه، پاسخ دفاعی، جمینی ویروس، خاموشی ژن، واکاوی نوکلئوتیدی
  • سحر مبصر، محمدرضا بی همتا*، علیرضا عباسی، سجاد رشیدی منفرد، عبدالرحمن رسول نیا صفحات 61-86
    هدف

    به دلیل کمبود آب و تنش خشکی آخر فصل در کشت دیم عدس در ایران، مطالعه حاضر با هدف شناسایی ژن های دخیل در تحمل به تنش خشکی و بررسی تغییرات آن ها به منظور شناسایی نقش آن ها در این فرایند، در ژنوتیپهای حساس و متحمل عدس، انجام شد.

    مواد و روش ها

    به منظور شناسایی توالی توافقی ناحیه رمزکننده ژن های انتخابی دخیل در تحمل به تنش خشکی گیاه عدس، ابتدا توالی های قطعات بیانی و خوانش ژن هایAQUAPIP2 ،FBA، OEE2، WRKY1 و XTH با استفاده از توالی های ارتولوگ در سایر گیاهان هم خانواده عدس شناسایی شدند. در پژوهش حاضر، به منظور القای تنش خشکی، از آبیاری 60،90 و 30 درصد ظرفیت زراعی به ترتیب برای شاهد، تنش متوسط و شدید استفاده شد. RNA گیاه عدس، از بوته های تحت تنش و شاهد استخراج، cDNA آن ها تهیه و بیان ژن های شناسایی شده، توسط تکنیک qRT-PCR، سنجیده شد. برای درک بهتر پاسخ، تاثیر تنش خشکی بر برخی صفات مورفولوژیک، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاه عدس، ارزیابی شد.

    یافته ها

    با افزایش شدت تنش خشکی، ارتفاع بوته، وزن تر اندام هوایی و ریشه، وزن خشک اندام هوایی و ریشه، محتوای نسبی آب برگ، شاخص سطح برگ، کلروفیل و پروتیین برگ، کاهش و تراکم کرک برگ، میزان نشت الکترولیتی، پرولین و کربوهیدرات، محتوای مالون دی آلدهید و غلظت هیدروژن پراکسید، افزایش یافتند. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل داده های بیان نسبی ژن نشان داد که با افزایش شدت تنش، بیان نسبی ژن هایAQUAPIP2 ، FBA و WRKY1، افزایش معنی دار و بیان XTH و OEE2 کاهش معنی دار یافت.

    نتیجه گیری

    افزایش شدت تنش خشکی، منجر به افزایش بیان نسبی ژن های AQUAPIP2، FBA و WRKY1 شد. افزایش محتوای نسبی آب برگ و فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان وکاهش غلظت هیدروژن پراکسید، تحت تاثیر افزایش بیان AQUAPIP2 و WRKY1 بود. افزایش بیان نسبی FBA منجر به افزایش غلظت کربوهیدرات شد. نتایج نشان می دهد که این سه ژن دخیل در تحمل به تنش خشکی در عدس بودند.

    کلیدواژگان: ژنوتیپ متحمل، ژنوتیپ حساس، شدت تنش، محتوای نسبی آب برگ
  • امین ارجمند، محسن ابراهیمی* صفحات 87-104
    هدف

    گل ختمی گیاهی دارویی از خانواده پنیرکMalvaceae) ‎‏ ‏‎ (‎و متعلق به جنس‎ Althaea ‎می باشد. آگاهی از تنوع ژنتیکی اساس ‏به نژادی گیاهی است و از جنبه های مختلف مانند انتخاب والدین تلاقی، حفاظت از ژرم پلاسم و جلوگیری از فرسایش ژنتیکی دارای اهمیت ‏است. هدف از انجام این تحقیق ارزیابی تنوع ژنتیکی و بررسی روابط ژنتیکی در اکوتیپ های بومی گل ختمی ایران به منظور استفاده در ‏پروژه های به نژادی و حفاظت از ذخایر ژنتیکی این گیاه بود.‏

    مواد و روش ها

    در این تحقیق پس از استخراج ‏DNA‏ از برگ های جوان به روش ‏CTAB، تنوع مولکولی 18 اکوتیپ از سه گونه ‏گل ختمی‎ (Althaea sp.)‎‏ با استفاده از 10 آغازگر‎ ISSR ‎مورد بررسی قرار گرفت.‏

    نتایج

    میزان تعداد کل نوارهای تشکیل شده توسط آغازگرهای مورد مطالعه بین 11 تا 23 برای هر آغازگر متغیر و میانگین آن نیز 10/17 ‏بود. تعداد نوارهای چندشکل در این تحقیق برای آغازگرها حداقل 7 و حداکثر 21 نوار به دست آمد.در این تحقیق میزان‎ PIC ‎بین 19/0 و ‏‏42/0 متغیر بود و میانگین آن نیز 29/0 به دست آمد. بیشترین‎ PIC ‎مربوط به آغازگرISSR2 ‎و کمترین‎ PIC ‎نیز مربوط به آغازگرISSR4 ‎بود. تجزیه خوشه ای نشان داد که در سطح تشابه 65 درصد اکوتیپ های مربوط به هر گونه در یک گروه و اکوتیپ های مربوط به گونه های ‏متفاوت در گروه های مجزا قرار گرفت، به طوریکه اکوتویپ های قزوین، تفت، یزد، ساری، کرمان و شیراز که همگی متعلق به گونه‎ ‎Althaea Rosea ‎بودند در یک گروه قرار گرفتند. در گروه دوم اکوتویپ های متعلق به گونه‎ Althaea Ficifolia ‎که شامل بهشهر، ‏گرگان، بم، رفسنجان، همدان و مشهد بودند قرار گرفت . در گروه سوم نیز اکوتیپ های گونه‎ Althaea Officinalis ‎که شامل اکوتیپ های ‏بشروییه، کرمانشاه، اصفهان، جیرفت، فاریاب و بوشهر قرار گرفتند. نتایج تجزیه واریانس مولکولی نشان داد که 28 درصد از تنوع مربوط به ‏درون گونه ها و 72 درصد از تنوع مربوط به بین گونه های مورد مطالعه بود. نتایج تجزیه به مختصات اصلی نیز نتایج حاصل از تجزیه خوشه ای ‏را تایید کرد.‏

    نتیجه گیری

    با توجه به نتایج به دست آمده نشانگر‎ ISSR ‎و آغازگرهای مورد بررسی در این آزمایش کارایی لازم را جهت تمایز اکوتیپ و ‏گونه های گل ختمی را دارا بودند و از طرفی با توجه به وجود تنوع ژنتیکی از اکوتیپ های مورد مطالعه در این آزمایش می توان به عنوان والدین ‏در پروژه های به نژادی این گیاه استفاده کرد و به منظور حفظ ژرم پلاسم و جلوگیری از فرسایش ژنتیکی، نگهداری اکوتویپ های مورد ‏مطالعه در این تحقیق در بانک های ژن گیاهی پیشنهاد می گردد‎.‎

    کلیدواژگان: تجزیه خوشه ای، تشابه ژنتیکی، ‏PIC
  • احسان نوروزی، سعید نواب پور*، داریوش عبادی صفحات 105-124

    برنج Oryza sativa بخش اصلی غذای بیش از سه میلیارد نفر از جمعیت دنیاست که درنواحی مختلف کشاورزی در سطح جهان کشت می شود. درحالی که عملکرد و کیفیت آن به شدت توسط عوامل بیمارگر در معرض خطر قرار می گیرد. بلاست برنج، که به وسیله عامل بیمارگر قارچی M.oryzae ایجاد می شود مخرب ترین بیماری در برنج است. حدود 10 تا 30 درصد از تولید سالیانه برنج در اثر این بیماری از بین می رودپاسخ دفاعی اعمال شده بر علیه اکثر پاتوژن ها به طور عمده به وسیله سه مولکول پیام رسان، سالیسیلیک اسید، جاسمونیک اسید و اتیلن کنترل می شود. یکی از راه کارهای موثر در تولید گیاهان مقاوم، اصلاح مسیرهای ژنتیکی انتقال پیام دخیل در مکانیسم دفاعی، از طریق دستکاری ژن های کدکننده مولکول های پیام رسان مرتبط با پروتیین های دفاعی به دست می آید. برای عوامل بیماریزای همی-بیوتروفیک مثل بلاست برنج Magnaporthe oryzae هر دو مسیر سالیسیلیک اسید و جاسمونیک اسید برای مقاومت ضروری است. در این مطالعه میزان تغییر بیان ژن های OsWRKY45 و OsAOS2 دخیل در مسیرهای سیگنالی سالیسیلیک اسید و جاسمونیک اسید با استفاده از تکنیک QRT-PCR و محتوای کلروفیل در زمان های صفر، 36 و72 ساعت پس از آلودگی در مرحله گیاهچه ای leaf blast و خوشه دهی neck blast و همچنین صفات مربوط به اجزای مقاومت شامل تعداد لکه اسپورزا، سطح ساقه آلوده و اندازه لکه هفت روز پس از مایه زنی با جدایه IC-25 قارچ M.oryzae در مرحله خوشه دهی مورد بررسی قرارگرفت. ارقام مورد مطالعه شامل واریته پویا (مقاوم به بلاست) که با استفاده از روش القاء موتاسیون در واریته موسی طارم (حساس به بلاست) ایجاد شده که دارای زمینه ژنتیکی یکسان، و پاسخ متفاوت نسبت به بیماری را دارند. ارزیابی اجزای مقاومت نشان داد که واریته پویا متحمل و واریته موسی طارم حساس به قارچ در هر دو مرحله گیاهچه ای و خوشه دهی بودند. بر اساس نتایج مقاومت پس از مایه زنی با جدایه IC-25 قارچ M.oryzae، واریته پویا دارای تیپ آلودگی مقاوم و واریته موسی طارم حساس بود. نتایج بیان ژن ها پس از القای بیماری نشان داد که واریته پویا در بیان ژن های osAOS2 و osWRKY45 افزایش معنی داری نسبت به واریته موسی طارم داشته است. از محتوای کلروفیل با گذشت زمان پس از مایه زنی کاسته شد، که شدت وسرعت این کاهش در واریته پویا نسبت به موسی طارم بیشتر بود. نتایج ارزیابی بیان ژن حاکی از افزایش بیان ژن های مورد مطال عه پس از مایه زنی در هر دو رقم با الگوی متفاوت بود، اما افزایش بیان در واریته پویا نسبت به واریته موسی طارم به مقدار بیشتر و در ساعات اولیه آلودگی بوقوع پیوست.

    کلیدواژگان: اسید جاسمونیک، اسید سالیسیلیک، بلاست برنج، OsWRKY45، OsAOS2
  • بیتا جمشیدی، علی مهراس مهرابی، علیرضا اطمینان*، علیرضا پورابوقداره، لیا شوشتری صفحات 125-144
    هدف

    تاکنون 500 گونه از جنس آرتمیزیا در سراسر جهان یافت شده است که 34 گونه بومی ایران می باشد. گونه های مشخص شده است که آرتمیزینین یکی از مهم ترین ترکیبات دارویی موجود در ارتمیزیا می باشد که دارای خواص دارویی فراوانی است. هدف از این پژوهش مقایسه پروفایل فیتوشیمیایی دو گونه Artemisia fragrans و A. annua و الگوی بیان برخی از ژن های دخیل در مسیر بیوسنتز آرتمیزینین بود.

    مواد و روش ها

    میزان آرتمیزینین سنتز شده در دو گونه A. fragrans و A. annua با استفاده از تکنیک HPLC و پروفایل ترکیبات فیتوشیمیایی آنها با استفاده از روش GC-MS شناسایی شد. الگوی بیان ژن های مرتبط با بیوسنتز آرتمیزینین شامل 4FPSF، DBR2، HMGR1، HMGR2، WIRKY، ADS، DXS و SQS در دو گونه مورد مقایسه قرار گرفت. ارتباط بین میزان تولید آرتمیزینین و بیان نسبی هر یک از ژن های بررسی شده در دو گونه به صورت جداگانه بررسی شد.

    نتایج

    با توجه به نتایج به دست آمده اختلاف معنی داری از نظر میزان آرتمیزینین استخراج شده بین دو گونه مشاهده شد و بیشترین مقدار مربوط به گونه A. fragrans بود. بررسی نتایج به دست آمده از تجزیه GC-MS نشان داد در مجموع 26 و 20 ترکیب فیتوشیمیایی به ترتیب در دو گونه A. fragrans و A. annua شناسایی شد که در بین آن ها 8 ترکیب در بین دو گونه مشترک بود. ترکیباتی مانند کامفور، 1-8-سینیول، 4-ترپینیول و پینوکاروون از مهم ترین ترکیبات شناسایی شده مشترک در هر دو گونه بودند. بررسی الگوی بیان ژن های مرتبط با بیوسنتز آرتمیزینین نشان داد میزان بیان نسبی ژن های 4FPSF، ADS و DXS در گونه A. annua نسبت به A. fragrans بیشتر بود، در حالیکه از نظر ژن های SQS، HMGR1، HMGR2، DBR2 و WIRKY گونه A. fragrans دارای تعداد رونوشت بالاتری نسبت به A. annua بود. بر اساس نتایج حاصل از تجزیه همبستگی، در هر دو گونه بین مقدار آرتمیزینین و بیان ژن های ADS، DBR2، DXS و HMGR1 همبستگی مثبت و معنی داری مشاهده شد. با این حال، در گونه A. annua ژن SQS بیان نشد و رابطه ای بین این ژن و مقدار آرتمیزینین وجود نداشت.

    نتیجه گیری

    نتایج حاصل از این پژوهش بیانگر وجود اختلاف معنی داری بین دو گونه آرتمیزیا از نظر مقدار تولید آرتمیزینین و سایر ترکیبات فیتوشیمیایی بود. علاوه براین، با توجه به یافته های به دست آمده مشخص شد گونه A. fragrans می تواند به عنوان یک گونه مطلوب برای استخراج آرتمیزینین و سایر متابولیت های ثانویه مورد استفاده قرار گیرد. از این رو انجام سایر مطالعات تکمیلی بر روی این گونه قابل توصیه می-باشد.

    کلیدواژگان: متابولیت های ثانویه، آرتمیزینین، HPLC، ترکیبات فیتوشیمیایی، ترانسکریپتوم
  • حجت اسدالله پورنعنایی، مسعود اسدی فوزی*، زینب امیری، محمدحسین بنابازی صفحات 145-160
    هدف

    کشور ایران از جمله قدیمی ترین مراکز اهلی سازی و پرورش گونه ‎های دام و طیور در دنیا محسوب می شود. در حال حاضر، اکوتیپ های مختلفی از گوسفند های بومی در مناطق جغرافیایی مختلف کشور مورد نگهداری قرار می گیرند که به لحاظ ویژگی های ظاهری و تولیدی تفاوت های آشکاری با یکدیگر دارند. تاکنون مطالعه جامعی در سطح کل ژنوم برای شناسایی تنوع ژنتیکی گوسفندان بومی ایران صورت نگرفته است. لذا هدف این مطالعه شناسایی ویژگی های ژنومیکی این ذخایر بومی بمنظور سازماندهی برنامه های مناسب برای بهره برداری و حفاظت از آنها است.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه توالی های کل ژنوم 29 راس گوسفند بومی ایران از پایگاه دادهNCBI دانلود و آنالیز شد. توالی یابی کل ژنوم داده های مطالعه شده به صورت Paired-End توسط دستگاه های توالی یاب Hiseq2000 و Hiseq X Ten انجام شده است. کنترل کیفیت توالی داده های خام توسط برنامهFastQC انجام شد. برای همردیفی توالی داده ها با ژنوم مرجع گوسفند  از الگوریتم BWA-MEM بکار برده شده در بسته نرم افزاری BWA استفاده شد. برای حذف PCR duplicates از خروجی های همردیفی از برنامه Picard استفاده شد. پردازش خروجی های همردیفی با ژنوم مرجع در دو مرجله شامل همردیفی مجدد حذف و اضافه های کوچک و کالیبره کردن مجدد نمره کیفیت باز با استفاده از برنامه GATK انجام شد. میانگین عمق پوشش و درصد همردیفی برای خروجی همردیفی با ژنوم مرجع با استفاده از دستور های depth و flagstatبه کار برده شده در نرم افزارsamtools محاسبه شد ند. چندریختی های تک نوکلیوتیدی (SNPs) توسط ابزار UnifiedGenotyper بکار رفته در برنامه GATK شناسایی شد ند. مقادیر تنوع نوکلیوتیدی و ضریب همخونی ژنومی بر اساسSNP های هموزیگوت برای هر فرد با استفاده از دستور het به کار رفته در برنامهVCFtools محاسبه شد ند.

    نتایج

    میانگین عمق پوشش داده های استفاده شده در این مطالعه X 39/18 بود. میانگین درصد همردیفی توالی های کوتاه با ژنوم مرجع گوسفند 89/99 درصد بدست آمد. مقادیر ضریب همخونی ژنومی در نژاد های گوسفندان بومی ایران از 01/0 تا 12/0 متغیر بود. کمترین مقدار ضریب همخونی ژنومی در ژنوم گوسفند مغانی مشاهده شد (01/0) و بیشترین مقدار ضریب همخونی در ژنوم گوسفند افشاری مشاهده شد. همچنین مقادیر میانگین درصد هتروزیگوسیتی مشاهده و مورد انتظار محاسبه شده برای چند ریختی های تک نوکلیوتیدی در ژنوم اکوتیپ های گوسفندان بومی ایران از 67/20 تا 06/23 و 415/32 تا 421/32 متغیر بود.

    کلیدواژگان: گوسفندان بومی ایران، توالی یابی کل ژنوم، چند ریختی های تک نوکلئوتیدی
  • یدالله بدخشان*، زهرا رودباری، ارسلان برازنده صفحات 161-172
    هدف

    گابا اسید آمینه ی غیر پروتیینی است که از دکربوکسیله شدن گلوتامات توسط آنزیم گلوتامات دکربوکسیلاز بدست می آید. سیستم عصب مرکزی مملو از این اسیدآمینه می باشد، که به عنوان نورترانسمیتر اصلی مهاری در مغز عمل میکند. اثر بیولوژیک گابا بواسطه گیرنده های A,Bو C رخ می دهد که نوع A یونوتروپیک و دو نوع دیگر متابوتروپیک می باشند. وضعیت بیان ژنهای مسیر گاباارژیک در شرایط فیزیولوژیک مختلف متفاوت می باشد. یکی از این شرایط کرچی در طیور است که بررسی تحول این مسیر در وضعیت مرغ های با کرچی زیاد و بدون کرچی به کشف آن کمک خواهد کرد.

    مواد و روش ها

    ابتدا داده های مربوطه از پایگاه NCBI با شماره دسترسی DRA008396 در فرمت SRA دانلود گردیدند. در ادامه برای بررسی کیفیت داده ها از نرم افزار FastQC و برای ترمیم داده ها و حذف آداپتورها از نرم افزار Trimmomatic استفاده گردید. از وبسایت هستی شناسی برای تعیین مسیرهای متابولیکی ژنها و از نرم افزار STRING در جهت رسم شبکه ژنی و ژنهای هاب استفاده شد.

    نتایج

    در هیپوتالاموس مرغ های لگهورن غیر کورچ و مرغهای بومی کرچ 2943 ژن بیان شده مشاهده شد. که پس از آنالیز مسیر 7ژن مرتبط با مسیرهای گاباارژیک شناسایی شدند. این ژنها شامل آنزیم های تبدیل کننده گلوتامات به گابا دو نوع می باشند که GAD1 و GAD2 می باشد .هر دوی این آنزیم ها در مرغ های بومی کرچ در مقایسه با مرغ لگهورن کاهش بیان را نشان داد. گیرنده گابا A و G وB به طور معنی داری کاهش و گیرنده گابا نوع A زیرواحد Pi و گیرنده C زیرواحد R1 افزایش بیان در مرغ های بومی دچار کرچی نسبت به مرغ لگهورن در دادهای ترانسکریپتوم مشاهده شدند.

    نتیجه گیری

    از بررسی مقایسات ترانسکریپتوم مسیر گاباارژیک هیپوتالاموس میان مرغ لگهورن و مرغ بومی تفاوت معنی دار گیرنده ها، آنزیم های سنتز کننده گابا مشاهده گردید. در مرغ های تخم گذار گابا و گیرنده های آن بیان ژن بالایی دارند و احتمالا از بررسی مسیر گاباارژیک در مراحل مختلف دوره تولید مرغ های تخم گذار مشاهدات قابل توجهی متبادر خواهد شد.

    کلیدواژگان: مرغ تخم گذار، کرچی، هیپوتالاموس، گابا، بیان ژن
  • الهام عبیدنژاد، مهدی منصوری*، حمیدرضا کاوسی صفحات 173-188
    هدف

    سوکروز یا ساکارز محصول اصلی فتوسنتز در گیاهان می‏باشد که نقش‏های مهمی در رشد، نمو، ذخیره انرژی، انتقال سیگنال و سازگاری با تنش های محیطی دارد. ژن سوکروز فسفات فسفاتاز (SPP)، آخرین مرحله در مسیر بیوسنتز سوکروز که یک واکنش غیر برگشت پذیر است را کاتالیز می کند. در این پژوهش ژن های اورتولوگ SPP در گندم نان و گونه های اجدادی آن شناسایی و انتخاب شد و تغییرات میزان بیان آنها در پاسخ به تنش شوری مورد ارزیابی قرار گرفت.

    مواد و روش ها

    بذور گندم نان (Triticum aestivum CV. Rooshan) ، گندم دوروم (Triticum turgidum CV. Hana) و آجیلوپس (Aegilops tauschii) از موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج تهیه شد. استخراج RNA از بافت های ریشه و برگ گیاهان کنترل و تحت تیمار (NaCl 200 mM) انجام شد و تغییرات بیان با روش qRT-PCR مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور مطالعه رخدادهای تکاملی و شناسایی روابط فیلوژنی بین اورتولوگ ها و پارالوگ های ژن SPP، درخت ژنی رسم شد. با استفاده از ابزار آنلاین psRNATarget امکان تنظیم پس از رونویسی با واسطه miRNA ها نیز مورد ارزیابی قرار گرفت.

    نتایج

    نتایج آنالیز فیلوژنی نشان داد که بر روی کروموزوم های 1 و 5 گندم نان، گندم دوروم و آجیلوپس به ترتیب 6، 4 و 2 ژن پارالوگ SPP تکامل یافته است. هم چنین مشخص شد که 16 miRNA متفاوت می توانند برخی از رونوشت ژن های SPP را در گندم نان و آجیلوپس، به عنوان ژن هدف شناسایی نمایند. نتایج تغییرات بیان ژن نیز نشان داد که در بافت ریشه و برگ گندم نان در پاسخ به تنش شوری بیان ژن SPP افزایش یافت اما در گندم دوروم کاهش بیان ژن SPP مشاهده شد. واکنش گیاه آجیلوپس به تنش شوری متفاوت بود به طوری که در بافت برگ کاهش بیان ولی در بافت ریشه افزایش بیان ژن SPP مشاهده شد.

    نتیجه گیری

    تنظیم پس از رونویسی با واسطه miRNA ها می تواند نقش مهمی در تنظیم متابولیسم پیچیده سوکروز و بطور ویژه تنظیم بیان ژن SPP داشته باشد. نتایج بیان ژن نشان داد که گیاه گندم نان تحت شرایط تنش شوری تولید سوکروز را افزایش داد در حالی که در گندم دوروم که حساسیت بیشتری به تنش شوری دارد تحت شرایط تنش شوری تولید سوکروز مختل و یا کاهش یافت که این کاهش تولید سوکروز در کنار سایر اثرات مخرب تنش شوری در کاهش عملکرد نقش خواهد شد.

    کلیدواژگان: سوکروز، بیان ژن، تنش شوری
  • معین تاند، محمدباقر زندی*، محمد عبدلی صفحات 189-226
    هدف

    طبق تعریف آژانس بین المللی ضد دوپینگ (WADA) ،" استفاده غیر درمانی از ژن ها و اجزای ژنی و سلولی‏ای که موجب افزایش ظرفیت عملکرد ورزشی حیوان شوند "، دوپینگ ژنی محسوب می شوند. در گذشته، دوپینگ بیشتر با دارو های مختلفی مانند استرویید های آنابولیک آندروژنیک، کافیین، کوکایین، آمفتامین، آپومورفین، فنتانیل، باربیتورات ها و بوتازون انجام می‏گرفت ، اما با پیشرفت در زمینه ژن درمانی ابزار های لازم برای انجام دوپینگ ژنی به وجود آمد. هدف از بررسی حاضر معرفی انواع دوپینگ دارویی، دوپینگ ژنی، روش های تشخیص و ژن های مهم کاندیدای مورد استفاده در دوپینگ ژنی در اسب می باشد.روش های دوپینگ ژنی و تشخیص: روش های دوپینگ ژنی را می توان به طور کلی به سه دسته مختلف انتقال ژن، خاموش کردن بیان ژن و ویرایش ژن طبقه بندی کرد. روش های متعددی برای تشخیص دوپینگ ژنی ارایه شده است که به طور کلی می توان آنها را به روش های غیر مستقیم و مستقیم طبقه بندی کرد. روش های غیرمستقیم، پاسخ های بدن به دوپینگ را اندازه گیری می کنند. در روش مستقیم که به وضوح عامل دوپینگ را شناسایی می کند، هدف شناسایی مواد ژنتیکی دوپینگ، پروتیین حاصل از دوپینگ ژنی یا یک ناقل است. همه روش های تشخیص دوپینگ ژنی دارای مزایا و معایبی هستند و واضح است که تشخیص دوپینگ ژن بسیار دشوار خواهد بود. ژن های کاندیدا در دوپینگ ژنی: ژن های کاندیدایی که عمدتا در دوپینگ ژنی مورد استفاده قرار می گیرند شامل EPO، IGF1، GH، HIF1، PPARD، MSTN، ACTN2، ACTN3، VEGFA، POMC، PENK، ACE و PCK1 هستند.

    نتیجه گیری

    با توجه به اینکه امروزه مسابقات سوارکاری و اسب دوانی از حساسیت و اهمیت خاصی برخوردار هستند، احتمال اینکه مالکان، مربیان و سوارکاران به منظور دستیابی به پیروزی از دوپینگ استفاده کنند، افزایش می یابد. از آنجا که دوپینگ ژنی موثرتر و تشخیص آن دشوارتر از دوپینگ دارویی است، بیشتر مورد توجه متخلفان قرار می گیرد. به همین دلیل مسابقات اسب دوانی و سوارکاری با چالش جدیدی به نام دوپینگ ژنی روبرو هستند. اگر چه شواهدی از وجود استفاده دوپینگ ژنی در دسترس نیست، اما در حال حاضر فناوری لازم برای اعمال بسیاری از اشکال دوپینگ ژنی وجود دارد. موثرترین اقدام برای کنترل دوپینگ، ارایه آزمایش های دقیق تشخیص دوپینگ است. اگرچه طیف وسیعی از آزمایش های تشخیصی ارایه شده است، اما تا کنون روش رسمی و فراگیری برای تشخیص دوپینگ ژنی تعیین نشده است. برای یک برنامه موفق ضد دوپینگ علاوه بر آزمایش های تشخیصی باید به همراه آن به آموزش و نظارت و نحوه اجرای آن نیز توجه ویژ ه ای داشت.

    کلیدواژگان: اسب مسابقه ای، تشخیص شیمیایی، دوپینگ دارویی، دوپینگ ژنی
  • سید میلاد حسینی، حسین مرادی شهربابک*، محمد مرادی شهربابک صفحات 227-238
    هدف

    پیشرفت در فن آوری های توالی یابی نسل جدید توانایی توالی یابی کارآمد و اقتصادی کل ژنوم را بیشتر از همیشه ایجاد کرده و فرصت کشف و معرفی چندشکلی های متعدد در سرتاسر ژنوم موجودات را فراهم می کند. گاومیش نژاد آذری یکی از مهمترین نژاد های ایران است که در شمال تا شمال غرب کشور پراکنده شده و کاملا با شرایط محیطی این منطقه ی جغرافیایی سازگار شده است. هدف اصلی این مطالعه معرفی تنوع های ژنومی گاومیش های ایرانی و دسته بندی آن ها می باشد. همچنین معرفی اثرات این تنوع-ها روی مناطق مختلف ژنومی گاومیش های آذری، کاربردهای بالقوه ای در برنامه های اصلاحی دارند.

    روش

    در این مطالعه توالی یابی کل ژنوم 5 راس گاومیش آذری بومی ایران به وسیله ی پلتفرم توالی یابی ایلومینا انجام شد. سنجش کیفیت داده ها توسط نرم افزار FastQC انجام شد. برای هم ردیفی با ژنوم مرجع از نرم افزار BWA-MEM استفاده شد. در نهایت واریانت ها با استفاده از freebayes شناسایی و به منظور محاسبه ی اثرات واریانت ها با ذکر نوع، محل و تعداد آن ها از برنامه SnpEff استفاده شد. نتیجه ی همردیفی خوانش های با کیفیت بالا با ژنوم مرجع نشان داد درصد همردیفی برای هر 5 نمونه بالای 5/97 درصد بود که نشان دهنده ی کیفیت بالای خوانش های کوتاه است. میزان هم پوشانی در نمونه های توالی یابی شده بین x 4 تا x 8/12 تعیین شد.

    یافته ها

    در این پژوهش تعداد 76,298,858 میلیون واریانت شناسایی شد که تعداد 57,921,822 SNP، تعداد 6.162.328 Indels، تعداد 10,534,042 MNP و تعداد 1,680,666 MIXED بودند. حذف و اضافه های کوچک با حداقل طول 1، حداکثر طول 28 جفت باز و میانگین 39/1 جفت باز شناسایی شدند. از تعداد کل واریانت ها، بیشترین فراوانی واریانت ها به ترتیب در مناطق اینترژنیک تعداد 53,789,879 (02/62 درصد)، اینترون 24,003,682 (67/27 درصد) مشاهده شد و واریانت های شناسایی شده در اگزون ها کمترین تعداد را داشتند.

    نتیجه گیری

    شناسایی تنوع های سطح ژنوم مانند اسنیپ ها، حذف و اضافه های کوچک و چند شکلی های چند نوکلیوتیدی در جمعیت-های مختلف منبعی ارزشمند در تحقیقات ژنتیکی هستند و می توانند در مکان یابی بخش های ژنومی مسیول ویژگی های مهم اقتصادی مفید باشند. همچنین حجم بسیار زیاد SNP ها، مطالعات ارتباط ژنومی را در حیوانات امکان پذیر می کند. علاوه بر این، تنوع های ژنومی شناسایی شده در مطالعه حاضر می تواند برای توسعه آرایه های SNP با چگالی بالا در نژاد های ایرانی برای کاربردهای ژنتیکی و اصلاحی استفاده شود.

    کلیدواژگان: آذری، توالی یابی، ژنوم، گاومیش، واریانت
  • محمدرضا محمدآبادی*، افروز گلکار، مجید عسکری حصنی، امین خضری صفحات 239-256
    هدف

    یکی از مهم ترین گیاهان دارویی که دارای خواص ضد میکروبی، محافظ کبد و آنتی اکسیدانی بسیار قوی بوده و از زمان های بسیار قدیم مورد استفاده انسان قرار گرفته است رازیانه (Foeniculum vulgare mill) از خانواده Apiaceae است. نتایج مطالعات مختلف بر روی حیوانات اهلی ثابت کرده است که افزودن رازیانه در جیره غذایی حیوانات باعث افزایش هضم و بازده رشد می شود، کارایی لاشه و وزن و طول روده کوچک را بهتر می کند و تعداد کل باکتری ها را کاهش می دهد، و تبدیل خوراک و وزن بدن را بهبود می بخشد. لذا، هدف از این مطالعه بررسی تاثیر تغذیه رازیانه بر بیان ژن IGF1 در بافت شکمبه بره های کرمانی برای اولین بار بود.

    مواد و روش ها

    در این تحقیق از 30 راس بره نر از نژاد کرمانی با وزن 45/0 ± 5/27 کیلوگرم (هشت ماهه) استفاده شد. پس از پایان دوره مطالعه، حیوانات مورد بررسی برای نمونه برداری ذبح شدند و وزن شکمبه ثبت شد. RNA کل از بافت شکمبه استخراج شد و سپس cDNA سنتز شد. کیفیت RNA و cDNA با استفاده از الکتروفورز روی ژل آگارز اندازه گیری شد. از روش Pfaffl et al. برای تجزیه و تحلیل داده های حاصل از Real Time PCR استفاده شد.

    نتایج

    وزن شکمبه خالی در حیوانات تغذیه شده با رازیانه (780 گرم)، کمتر از حیواناتی بود که با رژیم غذایی بدون رازیانه (890 گرم) تغذیه شده بودند (P <0.05). RNA کل استخراج شده دارای کیفیت مطلوب، کامل، سالم و دارای دو باند با اندازه های S28 و S18 بود. الکتروفورز نتایج تکثیر ژن های هدف (IGF1) و مرجع (GAPDH) در بافت شکمبه روی ژل آگارز نشان داد که اندازه باند برای ژن هدف 265 جفت باز و برای ژن مرجع 76 جفت باز است. با افزایش سطح تغذیه با رازیانه میزان تکثیر ژن IGF1 در بافت شکمبه افزایش معنی داری (p<0.05) پیدا کرد. حداکثر بیان ژن IGF1 زمانی بود که حیوانات با جیره دارای سطح 2 درصد رازیانه تغذیه شدند.

    نتیجه گیری

    یافته های مطالعه حاضر نشان می دهد که رازیانه می تواند با تاثیر مفید بر بیان ژن IGF1 در شکمبه در جیره گوسفندان برای پیشرفت عملکردهای تولیدی (با تحریک رشد و نمو شکمبه) استفاده شود. اگرچه با توجه به یافته های پژوهش حاضر می توان تایید کرد که رازیانه می تواند برای اهداف مختلفی در پرورش گوسفند استفاده شود، اما در تحقیقات آتی، به منظور دستیابی به یک نتیجه قطعی بهتر است شرایط فیزیولوژیکی و اپی ژنتیکی متنوع و پیچیده تری در نظر گرفته شود.

    کلیدواژگان: رازیانه، بیان ژن، IGF1، گوسفند
  • راماناتان اودایاکومار* صفحات 257-274
    هدف

    هدف اصلی این مطالعه پرداختن به نگرانی های امنیتی مرتبط با کاربرد عملی رابط های سایبری زیستی (BCIs) در زمینه اینترنت اشیاء زیست نانو (IoBNT) است. به طور خاص، هدف طبقه بندی دقیق الگوهای غیرعادی در ترافیک BCI برای افزایش امنیت کلیBCI های متصل به اینترنت (5G) است.

    مواد و روش ها

    این بخش به تشریح مواد و روش های به کار رفته در مطالعه می پردازد. این شامل استفاده از یک مجموعه ترکیبی متشکل از شبکه های عصبی کانولوشن و حافظه کوتاه مدت بلند (CNN + LSTM) برای طراحی ویژگی های انعطاف پذیر و مقیاس پذیر است. این مطالعه شامل استفاده از تکنیک های تشخیص ناهنجاری یادگیری ماشینی (ML) است و پیچیدگی های پارامترها و همبستگی های بین پارامترهای ترافیک BCI را بررسی می کند. علاوه بر این، ایجاد و اعتبار سنجی یک مجموعه داده مورد بحث قرار می گیرد.

    نتایج

    بخش نتایج، یافته های مطالعه را با تمرکز بر عملکرد مدل یادگیری عمیق (DL) گروه ترکیبی (CNN + LSTM) ارایه می کند. این شامل جزییات در مورد دقت به دست آمده، مقایسه با دیگر معماری های DL، و بینش به دست آمده از اعتبار سنجی دقیق با استفاده از مدل های تک بعدی و چند بعدی در مجموعه داده های تولید شده است.

    نتیجه گیری

    نتیجه گیری مفاهیم و مشارکت های کلیدی مطالعه را خلاصه می کند. این مقاله اهمیت مجموعه ترکیبی (CNN + LSTM)  را در دستیابی به دقت بالای تقریبا 6/94% در طبقه بندی ترافیک غیرعادی BCI مورد بحث قرار می دهد. علاوه بر این، بر اهمیت پرداختن به نگرانی های امنیتی مرتبط باBCI های متصل به اینترنت (5G) برای کاربرد عملی آنها در زمینه IoBNT تاکید می کند.

    کلیدواژگان: اینترنت اشیاء زیست نانو، پاتوژن های گیاهی، یادگیری عمیق، رابط سایبری زیستی، CNN، LSTM
|
  • Masomeh Nasiri Mogadam, Asad Maroufi *, Mokhtar Jalali Javaran, Yousef Sharafi Pages 1-22
    Objective

    The aim of this study is to optimize tomato as a suitable plant system for transient gene transformation for the production of pharmaceutical and industrial compounds.

    Materials and methods

    In order to investigate transient gene expression, three concentrations of Agrobacterium in OD600 (0.4, 0.6 and 0.8), three times after inoculation (4, 7 and 10 days) and two conditions with the presence of p19 gene and without p19 were selected as factors affecting the gene expression. The vectors used in this research pXK2FS7 and pCAMBIA1304 contained GFP and P19 genes, respectively. For transient GFP transformation, leaves of seedlings were inoculated using agroinfiltration method. In this way, different concentrations of Agrobacterium containing pXK2FS7 vector and P19 vector were mixed together and the expression of GFP gene was investigated. All the leaves of tomato plants at the appropriate stage were injected by insulin syringe without needle on the lower surface of the leaf. In order to confirm the transfection of the GFP and its expression, RNA extraction, cDNA synthesis and the analysis of expression by Real-Time PCR were performed and the expression of the GFP protein with a fluorescence microscope was finally detected.

    Results

    The results showed that the concentration of Agrobacteria, the number of days after inoculation, and the expression of the p19 had significant effects on the GFP expression. The expression of p19 as a suppressor of gene silencing mechanism led to higher GFP expression in comparison with the absence of p19. Additionally, it was found that dilution of 0.6OD600 Agrobacterium was the most suitable concentration for high expression of GFP agroinfiltration. Furthermore, the highest level of GFP expression was obtained 7 days after leaf inoculation. The best combination for maximum GFP expression at transcript level obtained at 0.6 OD600, 7 days after inoculation and expression of p19.

    Conclusions

    The results of this research can be used in preliminary studies or optimization of recombinant protein production in tomato leaves.

    Keywords: Agroinfiltration, GFP, Recombinant Proteins, p19
  • Malihe Rahimi-Sadegh, Somayeh Sardouei-Nasab *, Ghasem Mohammadi-Nejad, Shokoofeh Khandani Pages 23-42
    Objective

    Drought is one of the major environmental stresses that adversely affect the growth and development of wheat. This study aimed to determine the structure of the population and to identify markers associated with physiological and agronomic traits in bread wheat under drought stress conditions.

    Materials and methods

    A total of 238 bread wheat genotypes were evaluated using a randomized complete block design with two replications under drought stress conditions. Various physiological traits, including carbon dioxide exchange, photosynthesis rate, and chlorophyll content, as well as agronomic traits such as days to heading, days to maturity, flag leaf length and width, plant height, seed weight per plant, number of seeds per unit area, seed yield, and biological yield, were measured. Genotyping was performed using 9K SNP array. The population structure analysis was conducted using 17,093 SNP markers in R software. Marker-trait association (MATs) was carried out using GLM model in TASSEL.

    Results

    The analysis of population structure divided the 238 wheat genotypes into five subgroups. A total of 132 MTAs were identified for different traits. Notably, four SNPs, on chromosomes 6B, 4A and 6A exhibited pleiotropic effects on traits such as seed number per unit area, seed weight, and yield. Furthermore, eight MTAs for seed weight were identified on chromosomes 4B, 5B, 6B, and 7A. Chromosome 6B contained the highest number of SNPs, covering a region between 481-519 Mbp. For the number of seeds per unit area, 12 MTAs were located on chromosomes 3B, 4A, 5A, 6A, and 6B. The region with the highest number of SNPs was found between 561-492 Mbp on chromosome 6B, which overlapped with the region associated with seed weight per plant. These findings highlight the significance of this specific region in the wheat genome for improving bread wheat yield.

    Conclusions

    The results of this research provide valuable insights for breeders seeking to enhance wheat yield potential. Identified markers associated with key agronomic traits can be utilized in marker-assisted selection programs, aiding in the selection of desired traits.

    Keywords: Bread wheat, Drought stress, SNP, Genome-wide association mapping
  • MohamadHamed Ghodoum Parizipour *, Aminallah Tahmasebi Pages 43-60
    Objective

    Beet curly top Iran virus (BCTIV) is a destructive virus causing damage to agriculture industry annually. BCTIV has a circular single-stranded DNA genome with five open reading frames (ORFs): V1, V2 and V3 on genomic strand, and C1 and C2 on complementary strand. V2 acts as a suppressor of silencing interfering with this defense pathway. This study was aimed to determine the evolutionary characteristics and genetic structure of V2 among different BCTIV isolates.

    Materials and methods

    Total number of 31 BCTIV V2 nucleotide sequences were extracted from the GenBank and analyzed. The nucleotide sequence was aligned and the phylogenetic tree was drawn. Nucleotide polymorphism analysis was determined. Also, the occurrence of insertion-deletion polymorphism (InDel) was investigated. Nonsynonymous (dN) and synonymous (dS) substitution rates and dN/dS ratio were calculated in order to check the selection pressure on nucleotide sequences and V2 codons. Entropy analysis was also performed to investigate possible variations in nucleotide positions.

    Results

    Based on the host and geographical location, V2 sequences were placed in different clusters of the phylogenetic tree. 20 haplotypes and 94 polymorphic loci was detected. Haplotype and nucleotide diversity was calculated as 0.963 and 0.06517, respectively. The mean nucleotide differences was 23.463. InDel polymorphism was not observed. The rates of dN and dS were calculated as -0.60699 and 0.03020, respectively, both of which were not significant. The dN/dS ratio was also -20.10201. Total number of 26 positions among the codons showed a positive value of dN/dS ratio, while 34 positions had a negative value. Also, at least 9 recombination events were observed. Entropy analysis showed that nucleotide position 247 has the most changes with an entropy rate of 0.93.

    Conclusions

    The results suggest that the variation in the nucleotide sequence of BCTIV V2 can be effective in suppressing gene silencing and the pathogenicity of different isolates in different hosts. The variability of this part of the virus genome may in the future lead to an increase in the range of host range of the virus or to overcome the resistance of plant varieties.

    Keywords: Defense response, Geminivirus, Gene silencing, Nucleotide analysis, Plant infection
  • Sahar Mobasser, MohammadReza Bihamta *, AliReza Abbasi, Sajad Rashidi Monfared, Abdolrahman Rasoulnia Pages 61-86
    Objectives

    The research was conducted to study changes in expression pattern of some genes involved in drought tolerance due to the problem of terminal drought stress in rainfed lentil agriculture in Iran.

    Material and methods

    In order to identify the consensus sequence of the coding sequence (CDS) of selected lentil genes; Aquaporin PIP2, Fructose bisphosphate aldolase, Oxygen-evolving enhancer protein2, WRKY1 and Xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase, expressed sequence tag (EST) and reads were identified through similar ortholog sequences in other leguminosae plants. 90, 60 and 30 percent of field capacity were considered as control, medium and severe stress respectively. RNA was extracted from both control and severe drought stress treated plants leaf samples, cDNA was synthesized from RNA samples. Expression profiles of the genes, were determined via real time PCR technique. To represent the effect of drought stress on lentil plant, some morphological, physiological and biochemical characteristics were measured.

    Results

    Characteristics like plant height, shoot fresh weight, root fresh weight, shoot dry weight, root dry weight, relative water content, leaf area index, chlorophyll and protein content decreased due to drought stress, leaf trichome density, electrolyte leakage index, proline and carbohydrate content, malondialdehyde and hydrogen peroxide increased in drought stress. Analysis of real time PCR demonstrated expression of AQUAPIP2، FBA and WRKY1 genes were increased and expression of XTH and OEE2 genes were decreased under severe drought stress condition.

    Conclusions

    The results show that AQUAPIP2, FBA and WRKY1 genes are involved in drought tolerance. Due to higher expression of AQUAPIP2 and WRKY1 genes in the tolerant genotype, reduction of RWC in this genotype is less. Less increase in hydrogen peroxide in the tolerant genotype, partly influenced by higher expression of AquaPIP2 gene and higher activity of antioxidant enzymes, which was influenced by higher expression of AquaPIP2 gene in tolerant genotype than susceptible genotype. The increase in carbohydrate content in both genotypes was partially affected by FBA gene expression.

    Keywords: Drought stress, lentil, ortholog sequences, susceptible genotype tolerant genotype
  • Amin Arjmand, Mohsen Ebrahimi * Pages 87-104

    Knowledge of genetic diversity is the basis of plant breeding and various aspects such as ‎selection of cross parents, protection of germplasm and prevention of genetic erosion are important. The ‎purpose of this research is to evaluate the genetic diversity and investigate the genetic relationships in ‎the native ecotypes of marigold in Iran in order to be used in breeding projects and to protect the ‎genetic reserves of this plant. ‎‎ ‎

    Materials and methods

    In this research, after extracting DNA from young leaves by CTAB method, ‎the molecular diversity of 18 ecotypes of three species of marshmallow bud was investigated using 10 ‎ISSR primers. ‎‎ ‎

    Results

    The total number of bands formed by the primers studied in this research varied between 11 ‎and 23 for each primer. The number of polymorphic bands in this research for ‎the primers was at least 7 and at most 21 bands. In this research, the PIC ranged between 0.19 and 0.42 ‎and its average was 0.29. The highest PIC was related to the ISSR2 marker and the lowest PIC was ‎related to the ISSR4 marker. Cluster analysis showed that at the similarity level of 65%, the ecotypes ‎related to each species were in one group and the ecotypes related to different species were placed in ‎separate groups, so that the ecotypes of Qazvin, Taft, Yazd, Sari, Kerman and Shiraz which All of them ‎belonged to the Althaea Rosea species and were placed in one group. In the second group, the ecotypes ‎belonging to the Althaea Ficifolia species, which included Behshahr, Gorgan, Bam, Rafsanjan, ‎Hamadan and Mashhad, were placed.The results of molecular variance analysis showed that 28% of the variation is within the ‎species and 72% of the variation is Among the studied species. The results of analysis to main ‎coordinates also confirmed the results of cluster analysis. ‎‎ ‎

    Conclusion:

    According to the obtained results, the ISSR marker and the primers investigated in this ‎experiment have the necessary efficiency to distinguish the ecotypes and the species of khatami ‎flowers, and on the other hand, due to the genetic diversity of the ecotypes studied in this experiment, ‎it can be The title of the parents was used in the breeding projects of this plant, and in order to preserve ‎the germplasm and prevent genetic erosion, it is suggested to keep the ecotypes studied in this research ‎in plant gene bank ‎.

    Keywords: Cluster analysis, genetic similarity, PIC‎
  • Ehsan Norouzi, Saied Navabpour *, Dariush Ebadi Pages 105-124

    Rice (Oryza sativa) is the main part of the food of more than three billion people of the world, which is cultivated in different agricultural areas worldwide. While its yield and quality are severely threatened by pathogenic factors. Rice Blast, which is caused by the fungal pathogen M. oryzae is the most destructive disease in rice. About 10 to 30% of the annual production of rice is lost due to this disease. The defense response applied against most pathogens is mainly to It is controlled by three messenger molecules, salicylic acid, jasmonic acid and ethylene. One of the effective solutions in producing resistant plants is to modify the genetic pathways of message transmission involved in the defense mechanism, through the manipulation of genes encoding messenger molecules related to proteins. Defense is obtained. For hemi-biotrophic pathogens such as Magnaporthe oryzae rice blast, both salicylic acid and jasmonic acid pathways are necessary for resistance. In this study, the amount of expression changes of OsWRKY45 and OsAOS2 genes involved in salicylic acid and jasmonic signaling pathways acid using QRT-PCR technique and chlorophyll content in time zero, 36 and 72 hours after infection in leaf blast seedling stage and neck blast clustering, as well as traits related to resistance components including the number of spore spots, infected stem surface and spot size seven days after inoculation with IC-25 isolate of M. oryzae It was examined in the clustering stage. The cultivars under study include the dynamic variety (resistant to blast) which was created using the method of mutation induction in the variety Musitaram (sensitive to blast), which have the same genetic background and different response to the disease. The evaluation of the resistance components showed that the dynamic variety was tolerant and the Musitaram variety was susceptible to the fungus in both seedling and clustering stages. Based on the resistance results after inoculation with M. oryzae isolate IC-25, the dynamic variety had a resistant infection type and the Musitaram variety was sensitive. The results of gene expression after disease induction showed that the dynamic variety had a significant increase in the expression of osAOS2 and osWRKY45 genes compared to Musataram variety. The chlorophyll content decreased with the passage of time after seeding, and the intensity and speed of this decrease was higher in the dynamic variety compared to Musa Tarem.

    Keywords: Salicylic acid, jasmunic acid, rice blast, OsWRKY45, OsAOS2
  • Bita Jamshidi, Ali Mehras Mehrabi, Alireza Etminan *, Alireza Pour-Aboughadareh, Lia Shooshtari Pages 125-144
    Objective

    So far around 500 species of Artemisia have been found in different regions of the world, and among them 34 species are endemic to Iran. It has been evidenced that Artemisinin is one of the medicinal compounds found in Artemisia that has various medical properties, especially antimalarial. The main objective of the present study was to comprise phytochemical profile and expression pattern of some genes related to artemisinin biosynthesis pathway in A. fragrans and A. annua species.

    Materials and methods

    In the present study, the accumulated artemisinin content in A. fragrans and A. annua species were detected using the high-performance liquid chromatography (HPLC) technique. Moreover, phytochemical compounds in leave tissue were identified using the gas chromatography–mass spectrometry (GC-MS) technique. The gene expression patterns for some artemisinin biosynthesis related genes including 4FPSF, DBR2, HMGR1, HMGR2, WIRKY, ADS, DXS, and SQS were comprised in two studied species. In each species, association between artemisinin content and the relative expression of investigated genes were determined through correlation analysis. All statistical analysis was performed based on three replication using R software.

    Results

    Based on obtained results, there was observed a significant difference between two Artemisia species in terms of artemisinin content, and the highest content was recorded for A. fragrans. Using GC-MS analysis, in general 26 and 20 phytochemical compounds were identified in A. fragrans and A. annua species, respectively. Among identified compounds, eight compounds were similar in both species. Moreover, some compounds such as Comphor, 1,8-Cineole, 4-Terpineol, and Pinocarvone were most important. According to the gene expression analysis, the highest relative expression of 4FPSF, ADS, and DXS genes were recorded in A. annua, while the highest numbers of transcripts for SQS, HMGR1, HMGR2, DRB2, and WIRKY genes were estimated in A. fragrans. The results of correlation analysis for both species showed that artemisinin content significantly and positively correlated with the expression of ADS, DBR2, DXS, and HMGR1 genes. However, in A. annua species, the SQS gene was not expressed and there was no correlation between these genes and artemisinin content.

    Conclusions

    In general, the obtained results revealed a significant difference between two studied Artemisia species in terms of the artemisinin content and other phytochemical compounds. Furthermore, our results indicated that A. fragrans could be used as an ideal source for extract artemisinin and other compounds. Hence, conducting other supplementary studies on this species is recommended.

    Keywords: Secondary metabolites, artemisinin, HPLC, phytochemical compounds, transcriptome
  • Hojjat Asadollahpour Nanaei, Masoud Asadi Fouzi *, Zeinab Amiri Ghanatsaman, MohammadHossein Banabazi Pages 145-160
    Purpose

    Iran is considered to be one of the oldest centers of domestication and breeding of livestock and poultry species in the world. Currently, different ecotypes of indigenous sheep are kept in different geographical regions of the country, which have obvious differences from each other in terms of appearance and production characteristics. So far, there has not been a comprehensive study on the whole genome level to identify the genetic diversity of native Iranian sheep. Therefore, the aim of this study is to identify the genomic characteristics of these native reserves in order to organize appropriate programs for their exploitation and protection

    Materials and methods

    In this study, the whole genome sequences of 29 native Iranian sheep were downloaded from the NCBI database and analyzed. Whole genome sequencing of the studied data has been done by Hiseq2000 and Hiseq X Ten sequencer devices. Quality control of raw data sequences was done by FastQC program. To align the sequence data with the sheep reference genome (Oar v.4.0, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/assembly/GCF_000298735.2), the BWA-MEM algorithm used in the BWA software package was used. Picard program was used to remove PCR duplicates from mapping outputs. The alignment outputs with the reference genome were processed in two stages, including re-alignment of deletions and small insertions and recalibration of the base quality score using the GATK program. The average coverage depth and alignment percentage for alignment output with the reference genome were calculated using depth and flagstat commands used in samtools software. Single nucleotide polymorphisms (SNPs) were identified by the UnifiedGenotyper tool used in the GATK program. Nucleotide diversity values and genomic inbreeding coefficient were calculated based on homozygous SNPs for each individual using the het command used in the VCFtools program.

    Results

    The average coverage depth of the used data in this study was 18.39 X. The average percentage of alignment of short sequences with the sheep reference genome was 99.89%. The values of genomic inbreeding coefficient in Iranian native sheep breeds ranged from 0.01 to 0.12. The lowest value of genomic inbreeding coefficient was observed in the genome of Mughani sheep (0.01) and the highest value of inbreeding coefficient was observed in the genome of Afshari sheep. Also, the average values of observed and expected percentage of heterozygosity calculated for single nucleotide polymorphisms in the genome of Iranian native sheep ecotypes ranged from 20.67 to 23.06 and 32.415 to 32.421.

    Keywords: Iranian native sheep, whole genome sequencing, single nucleotide polymorphisms
  • Yadollah Badakhshan *, Zahra Roudbari, Arsalan Barazandeh Pages 161-172
    Objective

    g-Aminobutyric acid (GABA) is a non-protein amino acid synthesized by decarboxylation of glutamate by the enzyme glutamic acid decarboxylase. The central nervous system (CNS) contains uniquely high concentrations of GABA, and GABA serves as a major inhibitory neurotransmitter. The biological effects of the amino acid neurotransmitter GABA are mediated by ionotropic GABA-A receptors, a family of ion channels, and by the metabotropic GABA-B receptor, a receptor coupled to the inhibitory G-protein. Gene expression Status of GABAergic circuit is changed under different physiological conditions. Broodiness is one of those conditions. Investigation on high broodiness occurrence breed and breed without broodiness would be able to declare this discrepancy of different in egg lying and broodiness condition.

    Material and methods

    available dataset of hypothalamus gene expression were downloaded from NCBI (http://www.ncbi.nlm.- nih.gov/sra/SRP082125). The transcriptional profiling of hypothalamus samples from leghorn and local hen in non-broodiness and broodiness condition respectively was carried out at 2 samples for treated and 2 samples for control group. The quality control of sequencing reads was carried out by FastQC software. Filtered reads were evaluated with FastQC. String database was used for the retrieval of interacting genes and Cytoscape software was used to visualize the network. Kyoto encyclopedia of genes and genomes (KEGG) pathway analysis.

    Results

    In hypothalamus of non-broodiness and broodiness hens 2943 genes was expressed. After searching gene ID and analyzing 7 genes was identified as a GABAergic pathway. two enzymes involved in converting Glutamat to GABA, including GAD1 and GAD2. Both of them had down-regulation of expression in local hen compared to Leghorn hens. Gene reduction of GABAA, G and B receptors, gene increase expression of GABAA subunit of Pi and GABAC subunit of R1 was observed in local hen compared to Leghorn hens.

    Conclusion

    with investigation on transcription of GABAergic pathway of local and Leghorn hens, both GABA synthetic enzymes and GABA receptors showed significant difference. This showed more GABA receptor and GABA synthetic enzymes gene expression in lying hen and probably with survey of GABAergic pathway during different phase of egg production, more noticeable result would be declared.

    Keywords: laying hen, Broodiness, hypothalamus, GABA, Gene expression
  • Elham Obeidnejad, Mehdi Mansouri *, Hamid Reza Kavousi Pages 173-188
    Objective

    Sucrose, the final product of photosynthesis, plays important roles in growth, development, storage, signal transduction, and acclimation to environmental stresses in higher plants. Sucrose-phosphate phosphatase (SPP) catalyzes the final irreversible step in the sucrose biosynthesis pathway. In this study, the SPP orthologous genes in wheat and progenitors were selected, and the expression regulation of the orthologous SPP genes were analyzed in response to salinity stress.

    Materials and methods

    Seeds of bread wheat (Triticum aestivum CV. Rooshan), durum wheat (Triticum turgidum CV. Hana), and Aegilops tauschii were provided by the Seed and Plant Improvement Institute, Karaj, Iran. In order to quantify the expression of SPP genes, qRT-PCR was performed on total RNA extracted from leaf and root tissues of control and salt-treated (NaCl 200 mM) samples. A gene tree was constructed to calculate the evolutionary and phylogenetic relationships of the SPP protein family in bread wheat and its progenitors. The possibility of post-transcriptional regulation of the SPP genes was also evaluated using the online tool psRNATarget.

    Results

    The results of the phylogenetic analysis showed that 6, 4, and 2 SPP paralogous genes have evolved on chromosomes 1 and 5 of bread wheat, durum wheat, and Ae. tauschii, respectively. Additionally, We predicted 16 different microRNAs can target some of the SPP gene transcripts in bread wheat and Ae. tauschii. Gene expression results also indicated that SPP gene expression increased in the root and leaf tissues of bread wheat in response to salinity stress, while it decreased in durum wheat. The response of Ae. tauschii to salinity stress was different, with decreased expression observed in leaf tissue but increased expression in root tissue.

    Conclusion

    Post-transcriptional regulation through miRNAs can play an important role in the regulation of the complex sucrose metabolism, especially in the regulation of SPP gene expression. Gene expression results showed that under salinity stress conditions, bread wheat increases sucrose production, while in durum wheat, which is more sensitive to salinity stress, sucrose production is disrupted or decreased. This reduction in sucrose production can lead to a decrease in yield.

    Keywords: Sucrose, Gene expression, Salinity stress
  • Moein Taned, MohammadBagher Zandi *, Mohammad Abdoli Pages 189-226
    Objective

    According to the World Anti-Doping Agency (WADA), gene doping refers to the non-therapeutic use of genes, gene components, and cellular elements that enhance the athletic performance capacity of animals. Doping used to be done with various drugs such as Anabolic Androgenic Steroids (AAS), Caffeine, Cocaine, Amphetamine, Apomorphine, Fentanyl, Barbiturates, Butazone, etc. but with the progress in the field of gene therapy, the necessary tools for gene doping were created. The objectives of this review were to introduce the types of drug doping, gene doping, the detection methods and important candidate genes used in gene doping in horses. Gene Doping Methods and Detection TechniquesGene doping methods can generally be classified into three categories: gene transfer, gene silencing, and gene editing. Various methods have been proposed for detecting gene doping, which can be broadly categorized as indirect and direct detection methods. Indirect methods measure the body's responses to doping, while direct method, which clearly identifies the doping agent, the goal is to identify the genetic materials of doping, a protein produced from the gene doping gene, or a vector. All gene doping detection methods have their advantages and disadvantages, and it is evident that detecting gene doping will be challenging. Candidate Genes in Gene Doping Candidate genes commonly used in gene doping include EPO, IGF1, GH, HIF1, PPARD, MSTN, ACTN2, ACTN3, VEGFA, POMC, PENK, ACE, and PCK1.

    Conclusion

    Given the sensitivity and significance of equestrian sports and horse racing, the likelihood of owners, trainers, and riders resorting to doping to achieve victory is increasing. As gene doping is more effective and harder to detect than traditional drug doping, it receives more attention from offenders. As a result, equestrian and horse racing competitions are facing a new challenge known as gene doping. Although there is currently no evidence of gene doping being used, the necessary technology exists to implement various forms of gene doping. The most effective measure for controlling doping is the introduction of precise doping detection tests. While a wide range of diagnostic tests has been proposed, there is currently no official and widespread method for detecting gene doping. A successful anti-doping program should not only include diagnostic tests but also focus on education, supervision, and implementation methods.

    Keywords: Chemical detection, Drug doping, Gene dpoing, Horse sport
  • Milad Hosseini, Hossein Moradi Shahrbabak *, Mohamad Moradi Shahrbabak Pages 227-238
    Objective

    Advances in next generation sequencing technologies have created the ability to efficiently and economically sequence the whole genome more than ever and provide the opportunity to discover and introduce multiple polymorphisms throughout the genome of organisms. Azeri buffalo is one of the most important breeds of Iran and it is scattered in the north to the northwest of the country and is completely adapted to the environmental conditions of this geographical region. The main purpose of this study is to introduce the genomic diversity of Iranian buffaloes and categorize them. Also, introducing the effects of these variations on different genomic regions of Azeri buffaloes have potential applications in breeding programs.

    Materials and Methods

    In this study, whole genome sequencing of 5 heads of Azeri buffaloes native to Iran was done by Illumina sequencing platform. Data quality was measured by FastQC software. BWA-MEM software was used for alignment with the reference genome. Finally, the variants were identified using freebayes and the SnpEff program was used to calculate the effects of the variants by mentioning their type, location and number. The alignment result of high quality reads with the reference genome showed that the alignment percentage for all 5 samples was over 97.5%, which indicates the high quality of short reads.The coverage in the sequenced samples was determined between 4x and 12.8x.

    Results

    finally, 76,298,858 million variants were identified, including 57,921,822 SNPs, 6,162,328 indels, 10,534,042 MNPs, and 1,680,666 MIXEDs. Small deletions and insertions with a minimum length of 1 bp, a maximum length of 28 bp and an average of 1.39 bp were identified. From the total number of variants, the highest frequency of variants was observed in intergenic regions, 53,789,879 (62.022 percent), intron 24,003,682 (27.677 percent), respectively, and the variants detected in exons had the lowest number.

    Conclusions

    Identification of genome-level variations such as snps, small insertions and deletions, and multi-nucleotide polymorphisms in different populations are a valuable resource in genetic research and can be useful in locating genomic segments responsible for important economic traits. Also, the large volume of SNPs enables genome-wide association studies in animals. In addition, the genomic variations identified in the present study can be used to develop high-density SNP arrays in Iranian breeds for genetic and breeding applications.

    Keywords: Azari, Sequencing, Genome, Buffalo, variant
  • Mohammadreza Mohammadabadi *, Afrooz Golkar, Majid Askari-Hesni, Amin Khezri Pages 239-256

    Fennel from the Apiaceae family is one of the most important medicinal plants that has strong antimicrobial, liver protective and antioxidant properties and has been used by humans since ancient times. The results of various studies on domestic animals have proven that adding the fennel in the diet of animals, increases digestion and growth efficiency, It improves carcass efficiency and small intestine weight and length , improves performance and health status, and improves feed conversion and body weight. Therefore, the aim of this study was to investigate the effect of fennel feeding on IGF1 gene expression in the rumen tissue of Kermani lambs for the first time.

    Materials and methods

    In this research, 30 Kermani male lambs weighing 27.5 ± 0.45 kg (eight months old) were used. After the end of the study period, the investigated animals were slaughtered for sampling and the rumen weight was recorded. Total RNA was extracted from the rumen tissue and then cDNA was synthesized. The quality of RNA and cDNA was measured using electrophoresis on agarose gel. The Pfaffl et al. method was used to analyze the Real Time PCR data.

    Results

    Empty rumen weight in animals fed with fennel (780 g) was lower than animals fed with diet without fennel (890 g) (P < 0.05). The extracted total RNA was of good quality, complete, and healthy, and had two bands with sizes of S28 and S18. Electrophoresis of the amplification results of target (IGF1) and reference (GAPDH) genes in rumen tissue on agarose gel showed that the band size for the target gene is 265 bp and for the reference gene is 76 bp. By increasing the level of feeding with fennel, there was a significant increase in IGF1 gene proliferation in rumen tissue (p<0.05). The maximum expression of IGF1 gene was when the animals were fed with a diet containing 2% fennel.

    Conclusions

    The findings of the present study show that fennel can be used with a beneficial effect on IGF1 gene expression in the rumen in the diet of sheep to improve production functions (by stimulating the growth and development of the rumen). Although according to the findings of the current research, it can be confirmed that fennel can be used for various purposes in sheep breeding, but in future research, in order to reach a definite result, it is better to consider diverse and more complex physiological and epigenetic conditions.

    Keywords: fennel, Gene expression, IGF1, sheep
  • Ramanathan Udayakumar * Pages 257-274

    Plant pathogens profoundly impact crop yields and pose a significant barrier to achieving environmentally friendly goals regarding farming, cultivating food, and mitigating hunger-related concerns. The utilization of traditional methods for generalized seasonal pesticide application has been found to cause significant harm to both the surroundings and human well-being. In contrast, nanomaterial biosensors have emerged as cost-effective, highly efficient, specific, rapid, and accurate approaches for diagnosing plant pathogens and diseases. The Internet of Bio-Nano Things (IoBNT) is an emerging networking paradigm that utilizes small, biodegradable, and nonintrusive devices to gather and detect biological signals in the surrounding environment. Integrating the biological and digital realms of the Internet is facilitated by a technologically advanced device known as the Bio Cyber Interface (BCI). The BCI is a technology that facilitates the translation of biochemical messages from nanonetworks within the human body into electromagnetic radiation and, conversely, the translation of electromagnetic radiation into biochemical information. The security of BCIs is a significant concern regarding their practical application. This is because connecting BCIs to the Internet (5G) reveals their interfaces to potential external threats. To effectively address this concern, it is necessary to classify abnormal patterns in BCI traffic accurately. The utilization of current Machine Learning (ML) anomaly detection techniques is hindered by the complexity of parameters and the intricate correlations that exist among BBI traffic parameters. These methods often necessitate the manual design of features. To achieve this objective, the current study examines the utilization of a hybrid ensemble consisting of Convolutional Neural Networks and Long Short-Term Memory (CNN + LSTM) that enable flexible and scalable feature design to distinguish between conventional and abnormal BCI traffic. Through rigorous validation utilizing singular and multi-dimensional models on the generated dataset, our hybrid ensemble Deep Learning (DL) of CNN+LSTM achieved an accuracy of approximately 94.6%, surpassing other DL architectures.

    Keywords: Bio Cyber Interface, CNN, LSTM